制冷技术基础知识介绍.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,制冷技术基础知识介绍,1.,温度,温度是表征物体冷、热程度的物理量，是物体冷热程度的量度。所有的气体、液体、固体都具有热。热度的数量表示叫做温度。为了使温度的测量一致，需要有衡量温度的标尺（称作温标）规定测量温度的基点和单位。目前，在日常生活和制冷技术中常用的是热力学温标,T,(K),、和摄氏温标（）两种。,一、基本参数,1),热力学温标,T,。,热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，单位是,K,。它规定将纯净的水在一个标准大气压下的冰点定为,273.16K,，沸点为,373.16K,，其间分,100,等份，每一等份为开氏,1,度，记做,1K,。在热力学中规定，当物体内部分子的运动终止，其热力学温度为,0,度，即,T,=0K,。,2),摄氏温标,t,。,摄氏温标又称国际温标，单位是。它是以纯净水在一个标准大气压下的冰点为,0,度，沸点为,100,度，其间分,100,等份，每一等份为摄氏,1,度，记做,1,。摄氏温标制为十进制，简单易算。相应的温度计为摄氏温度计。,两种温标制之间的换算关系如下：,T,=,（,273+,t,）（,K,）,t,=(,T,-273)(),测量温度的温度计的种类很多，制冷工程中常用的温度计有玻璃温度计、热电偶式温度计、电接点式温度计、电阻式温度计和半导体式温度计等。,2.,压力,压力是指单位面积上所受到的垂直作用力，物理学中称为压强（,P,），在热力工程上称为压力。压力单位是帕斯卡（,Pa,），,1 Pa=1 N/m,2,。在工程应用时，帕的值太小，而是以它的,10,6,倍作常用单位，称为“兆帕”，用“,MPa”,表示。,1 Mpa=10,6,Pa,。,其它常用单位：,工程大气压（非法定计量单位）：,Kgf/CM,2,1kgf/cm,2,=98.0665*10,3,pa=98.0665kpa0.1MPa,毫米汞柱,毫米汞柱（非法定计量单位）是指,1mm,高的汞（水银）柱所产生的压力，单位符号是,mmHg,，它与帕斯卡的换算关系是：,1mmHg=133.3Pa,1Pa=7.5,10,-3,mmHg,巴,巴（非法定计量单位）为压力单位，单位符号是,bar,。它与帕斯卡的换算关系是：,1bar=10,5,Pa,1bar=1.02 kgf/cm,2,2),绝对压力。,以绝对零压力线（绝对真空）为测量基点测得的压力即为绝对压力。用符号,P,a,表示。,3),表压力,(,相对压力,),。,以一个大气压为测量基点测得的压力即为表压力。也就是压力表所指示的压力值，用符号,P,g,表示。,如果以,P,am,表示大气压，则,P,a,=P,am,+,P,g,3,、比容与比重,1,）比容（比体积）,物质单位质量所占有的空间体积，用符号,v,表示,v=V/G,（,V,立方米，,G,千克）,2,）比重（密度）,单位体积工质所具有的重量，用符号,表示,3,）比容与密度的关系,=1/v,压力一定，温度越高，比容越大，比重就小，温度越低，,比容越小，比重就大（热胀冷缩）,4.,热量和比热容,1),热。热是物质热能的表达形式，可以表示物质吸热或放热的多少，用,Q,表示，单位为焦耳，用,J,表示。在工程应用中常以,10,3,倍的焦作单位，即千焦，符号为,kJ,。制冷系统的制冷量也是热的形式，因此符号及单位与热一样，常用,Q,0,表示,。,2),比热容。,1,千克（,kg,）的物质温度升高或降低,1,摄氏度（）时所吸收或放出的热，常用,C,表示，单位为千焦耳每千克开尔文,(kJ,kgK),。,3),热方程。热方程是用来计算一定质量的物质，在温度变化过程中所吸收或放出热量的数学表达式，其形式为：,Q,C m,t,式中：,Q,吸收或放出的热量（,kJ,）；,C,物质比热容（,kJ,kgK,）；,m,物质质量（,kg,）；,t,温度升高或降低的幅度值（,K,）。,例如水的比热容是,4200,焦,/,千克摄氏度，就是每千克的水提升,1,度需要吸热,4200,焦 那,10,千克的水从,25,度加热到,40,度吸收的热量,=4200*10*,（,40-25,）,5,、制冷量,制冷量是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。,家用空调的制冷量单位是“匹”，,1,匹,=2324W,；工业用的空调的制冷量一般都比较大，单位是“,kW”,。,选择制冷量的原则是：空调器的制冷量应略大于房间的冷负荷，房间的热负荷应考虑到房间的朝向，墙壁和屋顶的隔热情况，以及室内热源包括人员的多少。,举例：一个,16,平方米的卧室或客厅，需配多大冷量的空调器？,普通房间冷负荷的推荐值为,115,145W/m,2,，取中间值,130 W/m,2,为计算依据，则冷负荷,=13016=2080W,。由于空调器的实际制冷量比名义值低,8%,，因此所选空调器的名义制冷量必须大于,20800.92=2260W,。选用空调器的名义制冷量应该为,2300 W,左右。,对于空调效果要求较高的房间，冷负荷应取,160,180 W/m,2,。,这里再提一下瓦（,W,）过去用制冷量单位千卡,/,小时（,kcal/h,）之 间的关系：,1W=0.86kcal/h,；,1kcal/h=1.16W,。,二、基本理论,1,、物质三态变化。物质具有质量和占有空间。它以固态、液态和气态三种状态中的任何一态存在于自然界中，随着外部条件的不同，三态之间可以相互转化，如图所示。,人们可利用制冷剂在蒸发器中汽化吸热，而在冷凝器中放热冷凝,即应用热力学第二定律的原理，通过制冷机对制冷剂气体的压缩，以及在冷凝器中的冷凝和蒸发器中的汽化，实现热量从低温空间向外部高温环境的转移，达到制冷的目的。,2.,汽化和液化,1),汽化。在日常生活中可以看到，把水泼在地面上，不久地面又慢慢恢复干燥。这是因为水变成水蒸汽跑到空气里去的缘故。通常把这种过程称为蒸发。把一盆水放在炉子上烧，加热后的水温不断升高，与此同时，从水的表面不断有水蒸汽逸出，这也是蒸发过程；但当水被加热到,100,时，情况就发生显著变化，这时水不断地翻滚，并从水里产生大量的气泡，这种现象称为沸腾。,蒸发：是指在任何温度下液体表面发生的汽化现象。,沸腾：是指在一定压力下液体的温度升高到某一温度时，液体内部和四壁上涌现大量气泡，整个液体剧烈汽化，在液体表面和内部同时进行的汽化现象，相应的温度称为沸点,2),液化。液化与汽化过程恰恰相反，当蒸汽在一定压力下冷却到一定温度时，就会由蒸汽状态转为液体状态，这种冷却过程称为液化过程或称凝结过程。,3,、显热和潜热,在加热（或冷却）过程中，物质的温度、状态将发生改变（即相变）。物质温度与状态随时间变化的曲线如图所示,1),显热。,物体在加热,(,或冷却,),过程中，温度升高,(,或降低,),所需吸收,(,或放出,),的热量，称为显热，它能使人们有明显的冷热变化感觉。通常可以用温度计测量物体的温度变化。,如果把一杯开水,(100),放在空气中冷却，不断地放出热量，温度也不断地下降，但其形态仍然是水，这种放热称为显热放热。同样，把一杯水放入电冰箱中，它的温度会逐渐下降，在冷却到,0,之前放出的热量也是显热。,2),潜热。,当单位质量的物体在吸收或放出热量的过程中，其形态发生变化，但温度不发生变化，这种热量无法用温度计测量出来，人体也无法感觉到，但可通过试验计算出来，这种热量就称为潜热。,4.,热力学第一定律,热力学第一定律就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为,Q=U+W。,表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。,例如，煤燃烧后放出热量，可以用来取暖；可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或热能等。,表征热力学系统能量的是内能。通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态,经过任意过程到达终态,后，内能的增量,U,应等于在此过程中外界对系统传递的热量,Q,和系统对外界作功,W,之差，即,U,U,U,Q,W,或,Q,U,W,这就是热力学第一定律的表达式。,5.,热力学第二定律,如果两个温度不同的物体相接触，热量总是从高温物体传向低温物体而不能逆向进行。机械能可以通过摩擦变为热能，而热能却不能通过摩擦转变为机械能。前一过程是自发进行的不需要任何条件，而后一过程却不能自发进行，要使它成为可能，必须具备一定的补充条件，即消耗一定的外界功。,热力学第二定律说明，热量能自动地从高温物体向低温物体传递，不能自动地从低温物体向高温物体传递。要使热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外功，即消耗一定的机械能。,三、制冷的基本原理,（一）基本原理,空调系统基本构成：压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器。通过冷媒在四大部件之间循环完成制冷,/,制热。,压缩机将低压的制冷剂（氟利昂）气体压缩成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，通过冷却系统（水冷或风冷）冷却变为中温高压的液体，经过节流装置（膨胀阀），再变为低温低压的制冷剂气体，通过蒸发器，在低压下蒸发，此过程中，制冷剂将吸收热量，产生冷气。,气体,高温,高压,液体,低温,低圧,气体,低温,低压,压缩机,（,压缩,）,耗电做功使低温低压冷媒气体变为高温高压气体,膨胀阀,（,膨胀,）,降低冷媒压力,调整冷媒流量,蒸发器,（,蒸发,）,冷媒吸收热量使液态冷媒变为气态,液体,高,压,高温,冷凝器,（,冷凝,）,放出冷媒的热量使气态冷媒变为液态,冷媒在冷凝器散热，在蒸发器吸热。,吸热,散热,（二）制冷四大件,1,、制冷部件,压缩机,消耗一定的外界功，将蒸发器内的氟利昂蒸汽吸入，并压缩到冷凝压力后，排入冷凝器中,2,、制冷部件,蒸发器,制冷剂吸收被冷却介质（冷冻水）的热量后，由液态转变为气态,3,、制冷部件,冷凝器,制冷剂向外界散热，由气态转变为液态,4,、制冷部件,节流装置,冷凝后的高压液体经节流机构后，变为低压液体,毛细管,膨胀阀,（三）,3,号线冷水机组,3,号线车站采用的是海尔螺杆式水冷机组。,冷冻水循环系统：来自空调设备的冷冻水回水经集水器、水处理器、循环水泵，进入冷水机组蒸发器内、吸收了制冷剂蒸发的冷量，使其温度降低成为冷冻水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再冷却。,冷却水循环系统：进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂出的热量而温度升高，然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却，不断带走制冷剂冷凝放出的热量，以保证冷水机组的制冷循环。,（四）介质与工质,介质：在制冷技术中，凡是可以传递热量和冷量的物质称为介质，如空气和水。,工质：制冷机中使用的工作介质称为制冷工质，即制冷剂，又叫冷媒。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程称为制冷循环。常用制冷剂：,R22,（普通家用空调）、,R134a,（,3,号线车站水冷机组）、,R410a,（,3,号线车辆段多联机）。,谢 谢 大 家！,